Công nghệ bức xạ trong kiểm soát ô nhiễm chất thải nhựa

công nghệ,
sản
phẩm
và đời
Công
nghệ,
Sản phẩm
và đờisống
sống
Công nghệ bức xạ trong kiểm sốt ơ nhiễm chất thải nhựa
Đỗ Ngọc Điệp, Trần Bích Ngọc

Cục Năng lượng Nguyên tử, Bộ Khoa học và Công nghệ

Ô nhiễm chất thải nhựa hiện đang trở thành thách thức lớn đối với môi trường, đe dọa trực tiếp đến sự
phát triển bền vững và sinh kế của người dân trên tồn thế giới. Chính vì vậy, nhu cầu về công nghệ
tái chế sạch thay thế cho các quy trình tái chế cơ học và hóa học thơng thường đối với chất thải nhựa
ngày càng trở nên cấp thiết. Để đáp ứng nhu cầu này, công nghệ bức xạ và hạt nhân nổi bật lên như
một điểm sáng và được đánh giá là giải pháp nhiều triển vọng.
Ô nhiễm chất thải nhựa

Nhựa là vật liệu không thể
thiếu của cuộc sống hiện đại, trên
thực tế nó cũng là vật liệu được
sử dụng nhiều nhất trên thế giới.
Với tính chất bền, chi phí sản
xuất thấp, trong 150 năm kể từ
khi polyme tổng hợp ra đời và 70
năm kể từ khi đưa vào sản xuất
quy mô lớn, nhựa đã làm thay
đổi thế giới. Tuy nhiên, chính

sự phổ biến của nhựa đã tạo ra
thách thức toàn cầu về vấn đề
xử lý sau sử dụng. Dữ liệu khoa
học cho thấy, nhựa đang gây hại
cho các hệ sinh thái và tài nguyên
thiên nhiên, với những tác động
nghiêm trọng đối với đa dạng sinh
học, an toàn thực phẩm và sức
khỏe con người. Chất thải nhựa
chiếm tỷ lệ ngày càng tăng trong
chất thải đô thị và công nghiệp
do khả năng quản lý cịn hạn chế
và sự tích tụ trong các bãi chơn
lấp. Số liệu phân tích ở quy mơ
tồn cầu đầu tiên được cơng bố
(năm 2017) về việc sản xuất, sử
dụng và xử lý các loại nhựa ước
tính rằng, hơn 70% các loại nhựa
từng được sản xuất hiện nay đều
là chất thải (6,3/8,3 tỷ tấn) và chỉ

có 9% đã từng được tái chế. Hiện
nay trên thế giới, mỗi phút có một
triệu chai nước uống bằng nhựa
được mua và 5 nghìn tỷ túi nhựa
sử dụng một lần bị vứt bỏ. Bên
cạnh đó, các loại lốp xe cũng góp
phần lớn trong việc tạo ra chất
thải nhựa. Trong khi đó, các dự
báo chỉ ra rằng vào năm 2025, số

lượng nhựa khơng thể xử lý và
bị thải vào đại dương có thể đạt
mức 1 tấn nhựa/3 tấn cá và vào
năm 2050, nhựa trong đại dương
có thể có khối lượng lớn hơn cá.
Công nghệ bức xạ xử lý chất thải
nhựa: Phương pháp mới nhiều tiềm
năng

Ở Việt Nam, nhựa là nguyên
liệu được sử dụng phổ biến trong
nhiều ngành công nghiệp từ sản
xuất bao bì, hàng tiêu dùng, điện
tử, ơ tơ, hàng khơng, dệt may…
đến các sản phẩm phục vụ nông
nghiệp. Theo nghiên cứu của Bộ
Tài ngun và Mơi trường, ước
tính mỗi năm có khoảng 30 tỷ túi
nilon được thải bỏ ở Việt Nam,
trong đó chỉ có 17% được tái chế
và tái sử dụng, phần còn lại được
thải bỏ ngay sau khi sử dụng.

Trước thực trạng trên, trong vài
năm trở lại đây, Chính phủ Việt
Nam đã đưa ra và cam kết thực
hiện hàng loạt chính sách giảm
thiểu chất thải nhựa. Bên cạnh
việc xây dựng các chương hành
động quốc gia và tham gia các

chương trình quốc tế về việc
hạn chế sử dụng các sản phẩm
từ nhựa, Việt Nam đã và đang
đẩy mạnh phát triển ngành công
nghiệp tái chế nhựa. Tuy nhiên,
việc tái chế nhựa hiện chủ yếu
do các doanh nghiệp nhỏ thực
hiện, với quy mô chưa lớn và sử
dụng các phương pháp tái chế
truyền thống (cơ học, hóa học và
nhiệt). Các phương pháp này có
những hạn chế về hiệu suất và
sản phẩm sau tái chế, thậm chí
có thể để lại dư lượng các chất
phụ gia, gây ảnh hưởng đến môi
trường cũng như phát sinh các
chi phí xử lý kèm theo.
Cơng nghệ bức xạ có thể
khắc phục những hạn chế của
các phương pháp tái chế truyền
thống, đặc biệt là giúp giảm dư
lượng chất phụ gia trong quy trình
tái chế, tăng khả năng thu hồi các
loại chất thải nhựa, đa dạng hóa
55

Số 9 năm 2022


Công nghệ, Sản phẩm và đời sống

dự án nghiên cứu và hợp tác kỹ
thuật của IAEA xoay quanh việc
tái chế nhựa bằng công nghệ
bức xạ và giám sát vi nhựa bằng
kỹ thuật đánh dấu đồng vị. Đây
là một trong những chương trình
hỗ trợ hiệu quả đối với Việt Nam
trong việc tiếp cận công nghệ
bức xạ để quản lý chất thải nhựa.
Nhựa tái chế với bê tơng: ứng dụng
điển hình của cơng nghệ bức xạ

Chu trình sản phẩm nhựa và các phương pháp tái chế mà cơng nghệ bức xạ có
thể tham gia để cải thiện hiệu quả thu hồi.

sản phẩm, không phát sinh nguy
hại đến môi trường và sinh vật
sống. Nhìn chung, những lợi thế
chính trong tái chế chất thải nhựa
mà công nghệ bức xạ mang lại
bao gồm: (1) tăng cường các đặc
tính cơ học và hiệu suất của vật
liệu hoặc hỗn hợp vật liệu thu hồi,
chủ yếu thông qua liên kết chéo
hoặc thông qua sửa đổi cấu trúc
bề mặt của các pha khác nhau
được kết hợp với nhau; (2) tác
động hoặc tăng cường sự phân
hủy polyme, đặc biệt là thơng qua

q trình cắt chuỗi, dẫn đến thu
hồi hỗn hợp hoặc bột có trọng
lượng phân tử thấp có thể sử
dụng làm nguyên liệu hoặc phụ
gia hóa học; (3) sản xuất vật liệu
cao phân tử tương thích với mơi
trường. Các nghiên cứu và thực
tế chứng minh rằng, cơng nghệ
bức xạ có thể áp dụng rộng rãi
trong lĩnh vực vật liệu xây dựng
thơng qua việc sửa đổi cấu trúc
và tính chất của polyme, điều
56

chỉnh hiệu suất khối hoặc bề
mặt vật liệu. Bằng cách phá vỡ
các polyme nhựa không đủ chất
lượng thành các thành phần nhỏ
hơn, công nghệ bức xạ tạo ra các
sản phẩm nhựa mới từ chất thải
nhựa, kéo dài vòng đời sử dụng,
giúp giảm thiểu chất thải cơng
nghiệp. Chính vì vậy, ứng dụng
công nghệ bức xạ để xử lý chất
thải nhựa ngày càng được quan
tâm trên thế giới và được đánh
giá là lựa chọn tối ưu đối với Việt
Nam.
Mới đây, Việt Nam đã tham gia
vào Chương trình ứng dụng cơng

nghệ hạt nhân trong kiểm sốt
ơ nhiễm rác thải nhựa (NUTEC
Plastics) của Cơ quan Năng
lượng Nguyên tử quốc tế (IAEA).
Chương trình này nhằm hỗ trợ
các quốc gia thành viên tích hợp
các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị
phóng xạ để giải quyết vấn đề
ơ nhiễm rác thải nhựa. Chương
trình được xây dựng dựa trên các

Số 9 năm 2022

Bê tông là vật liệu kết cấu
được sử dụng rộng rãi trong lĩnh
vực xây dựng dân dụng và công
nghiệp. Tuy nhiên, những thiệt
hại về môi trường gây ra trong
q trình khai thác ngun liệu
thơ hay trong quá trình sản xuất
xi măng - thành phần chủ yếu
của bê tơng gây phát thải khí nhà
kính đã trở thành vấn đề nghiêm
trọng, tác động trực tiếp đến sự
phát triển bền vững ở các quốc
gia trên thế giới. Chính vì vậy,
quy trình sản xuất bê tơng với
lượng khí thải carbon thấp đang
là hướng phát triển đầy tiềm
năng.

Trong những năm gần đây,
các nhà khoa học đã tiến hành
nghiên cứu về các dạng vật liệu
có thể thay thế xi măng trong bê
tông và một trong những ý tưởng
được quan tâm là vật liệu từ chất
thải nhựa. Bên cạnh đó, việc cạn
kiệt nguồn dự trữ ngun liệu thơ
an tồn, đáng tin cậy và bảo tồn
các nguồn tài nguyên không thể
tái tạo cũng tạo ra động lực để
phát triển công nghệ tái chế vật
liệu từ chất thải nhựa.


Công nghệ, Sản phẩm và đời sống

Ảnh chụp cấu trúc bê tơng có pha trộn sợi polyme được chiếu xạ.

Một trong những thành
phần phổ biến nhất trong các
chất thải nhựa là polyethylene
terephthalate (PET). PET có thể
đóng vai trị là chất kết dính cho
bê tơng polyme có cường độ nén
cao. Chất lượng của bê tông phụ
thuộc cường độ nén, do vậy để
cải tiến chất lượng bê tơng chính
là việc thay đổi cường độ nén ở
mức cao hay trung bình. Trong

khi đó, cơng nghệ bức xạ có khả
năng cải thiện đáng kể các tính
chất cơ học của bê tơng. Các
nhà khoa học đã tiến hành chế
tạo và thử nghiệm bê tơng có ma
trận kết dính dày từ chất phụ gia
là nhựa dẻo được chiếu xạ. Kết
quả cho thấy khả năng phục hồi
độ nén của bê tông rất tốt.
Việc sử dụng vật liệu nhựa
tái chế bằng công nghệ chiếu xạ
để thay thế các chất phụ gia cho
bê tơng thơng thường cịn có thể
giảm đáng kể việc phát sinh khí
nhà kính. Các thử nghiệm cường
độ nén cũng chứng minh rằng,
việc bổ sung nhựa được chiếu
xạ liều cao (100 kGy) cho bê
tông giúp tăng cường độ nén so

với các mẫu bê tông chứa nhựa
thông thường, khơng được chiếu
xạ. Do đó, chiếu xạ nhựa ở liều
lượng cao là một giải pháp tiềm
năng và khả thi để phát triển và
cải tiến chất lượng bê tông.
*
*

*

Công nghệ bức xạ là cơng cụ
mang lại nhiều lợi ích trong việc
quản lý chất thải nhựa, đặc biệt
là tái chế chất thải nhựa. Chất
thải nhựa được chiếu xạ có thể
được sử dụng như chất phụ gia
để cải thiện các tính chất cơ học
của các vật liệu khác như bê
tông hoặc thay thế cho các vật
liệu truyền thống trong xây dựng
như sỏi hoặc cát. Chất thải nhựa
được chiếu xạ có thể biến đổi đặc
tính cơ hóa, dễ xử lý, tiêu hủy
và hạn chế được khả năng tác
động đến mơi trường. Bên cạnh
đó, nhựa tái chế được chiếu xạ
cịn có thể đưa vào các quy trình
sản xuất các vật liệu cơng nghiệp
hoặc các sản phẩm phục vụ các
ngành kinh tế - xã hội khác như y
tế, nông nghiệp... ?

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. IAEA Department of Nuclear
Sciences and Applications (2020),
Recycling of polymer waste for
Structural and non-structural materials
by using ionizing radiation (F23036),
Celina Horak.

2. Chemistry Department Faculty of
Sciences Suez Canal University (2010),
Recycling of some polymeric wastes
using ionizing radiation.
3. Carolyn E. Schaefer, Kunal
Kupwade-Patil,
Michael
Ortega,
Carmen Soriano, Oral Büyüköztürk,
Anne E. White, Michael P. Short (2018),
"Irradiated recycled plastic as a concrete
additive for improved chemo-mechanical
properties and lower carbon footprint",
Waste Management, 71, pp.426-439.
4. Gonzalo Martínez-Barrera, Liliana
Ivette Ávila-Córdoba, Miguel MartínezLópez, Eduardo Sadot Herrera-Sosa,
Enrique Vigueras- Santiago, Carlos
Eduardo Barrera-Díaz, Fernando UraNez and Nelly González-Rivas (2015),
"Gamma radiation as a recycling tool
for waste materials used in concrete",
Materials Science, DOI: 10.5772/60435.
5. Viện Chiến lược, Chính sách tài
ngun và Mơi trường - ISPONRE và Tổ
chức Bảo tồn thiên nhiên quốc tế - IUCN
(2021), Ơ nhiễm vi nhựa: Nghiên cứu
điển hình tại Việt Nam và kinh nghiệm
quốc tế.

57
Số 9 năm 2022